通訊大戰: 從 scale up 到 scale out, 從銅纜到光纖

三月初博通執行長在財報電話會議上表示, 我們會盡可能延長銅纜在 scale up 上的壽命. CPO 時代終將到來, 但不會是今年, 可能明年也不會. 矽光子要達到具實質影響力的規模終將到來, 但還不到時候. 他說的是時機, 不是方向. 他的 "尚未" 預測範圍約為 2028 年, 這意味著銅纜在未來兩年左右的延遲, 功耗和成本上仍有明顯優勢. 而 2028 年銅纜的物理極限會在三個方面同達到臨界點.

MSA 多來源協議 (Multi-Source Agreement) 是一個產業聯盟, 多家公司在元件規格, 介面, 機械尺寸及管理規範上達成共識, 確保單一廠商不會壟斷某一介面. 三個主要 1) OCI MSA: 標準化 AI Scale-up domain 內的短距離光學鏈路. 2) Open CPX MSA: 標準化光引擎 (Optical Engine) 的物理外形. 3) XPO MSA (eXtra-dense Pluggable Optics): 定義下一代極高密度可插拔光學元件,突破現有 OSFP 的限制.

要清楚思考光電轉換的受益者, 必須拆解價值鏈: 雷射光源, 調變器與接收器 (PIC), DSP, 光學引擎與模組組裝, 連接器與封裝, 以及整合所有這些與 ASIC 的系統層. 三個 MSA 各自標準化不同的層級, 因此受益者會依此分配. 結構上最強的地位屬於同時持有交換器或計算 ASIC 及有意義光學技術的公司: Broadcom 是 OCI MSA 的創始成員, 垂直組合涵蓋從交換器 ASIC, 光學引擎, DSP 到雷射.

Marvell 同樣處於領先梯隊, 它是 Open CPX 的創始成員. 隨著 2026 年完成對 Celestial AI 的收購, 基於 Photonic Fabric 的光學互連技術也併入版圖. 結合 Marvell 現有的 PAM4 光學 DSP 與 UALink 擴充交換器藍圖, 從特定供應商轉變成 "DSP + 交換器 + Optical Fabric" 的完整方案. 這兩家公司 (與 Broadcom) 是光學時代最明確的系統級受益者, 他們在制定標準的同時, 也正同步出貨符合這些標準的產品.

無論是 CPO, 插拔式還是 XPO, 都需要雷射. 實際上能大規模生產高性能磷化銦 (InP) 基底的 EML 與 CW 雷射的公司寥寥無幾. Lumentum 擁有一座的 InP 晶圓廠, 生產 EML, CW 及 ELS 雷射, 並經營下游的 OCS (光路交換器) 與雲端光學模組業務. Coherent (原 II-VI) 則擁有磷化銦雷射與基於 LCoS 的 OCS 技術, 其 OCS pilot 目前正與七個客戶洽談中. 在 CPO 的世界裡, 這兩家公司掌控著雷射供應的市場需求.

三家在光學互連領域採取不同技術路徑的公司. Ciena 在收購 Nubis Communications 後, 以單通道 200G 的 CPO 引擎進軍 Scale-up 光學市場. Lightmatter 則打造了名為 "Passage" 的矽光子中介層 (Interposer), 配置於處理器封裝下方, 這與從封裝邊緣提取頻寬的傳統 CPO 在架構上截然不同. Ayar Labs 的做法則是利用 TeraPHY 光學 I/O 小晶片 (Chiplet) 來取代電氣 SerDes, 且相容於 UCIe 標準.

中國廠商主導可插拔模組市場, 在美國 AAOI 值得關注. OCI 對多供應商可插拔模組的支持, 以及 XPO 對次世代可插拔規格的定義, XPO 密度是 OSFP 的四倍, 並配備液冷板以處理超過 400W 的冷卻需求. XPO 由 Arista Networks 領導, 旨在透過提升頻寬密度來延續可插拔模組的壽命, 並延緩 CPO 的全面普及, 可大幅減少資料中心所需的交換機架位. 隨著 CPO 採用加速, 可插拔市場的佔有率會縮小.

雖然不在 MSA 的談判桌上, 但隨著光學總體出貨量的成長, 他們將獲得結構性的收益. AXT 是磷化銦基板的主要供應商, 磷化銦晶圓是 Lumentum 和 Coherent 製造 EML 與 CW 雷射的原始材料. 康寧是光纖與光纜的代名詞,  Scale-out 已經大量消耗康寧的光纖, 如果 Scale-up 也轉向光纖, 將增加機架內的需求. Lightwave 正在開發基於 "電光聚合物"的調變器, 具備更寬的頻寬與更低的驅動電壓.

光學產業鏈中最後一環: 代工, 測試與封裝. Tower 是領先的矽光子代工廠之一. GlobalFoundries擁有 300mm 矽光子平台, Ayar Labs 為其關鍵客戶. TSMC 則透過 COUPE 技術, 從封裝角度切入 CPO. 測試與封裝同樣至關重要, Aehr 生產晶圓級的 Burn-in 與測試設備. 隨著矽光子元件可靠性驗證需求的規模擴大, Aehr 是直接受益者. Keysight 與 FormFactor 則在光學互連測試與測量領域佔據有利位置.

POET 是一家位於加拿大的小型矽光子公司, 在新加坡及馬來西亞檳城設有業務. 公司的核心產品是名為光學介層 (Optical Interposer) 的平台, 該平台將電子與光子元件整合於單一基板上, 以降低光學互連器的成本與組裝複雜度. 合作伙伴有富士康, 立訊, 三菱, Semtech, Sivers, NTT 及 Quantum Computing 等. 催化劑是 2025 年底 Marvell 收購 Celestial AI, 而該公司是 POET 的客戶.

故事很大, 市值很小,  POET 公司依賴的是想象空間, 而非確定的結果. POET 的核心產品是光學中介層平台: 1) 整合與封裝: 利用被動倒裝晶片 (passive flip-chip) 組裝製程, 在晶片尺度上整合光學與電子元件. 2) 成本與規模: 該製程不需要主動對準 (active alignment) 或打線接合 (wire bonds), 減少了製造步驟並降低成本, 能利用現有的半導體封裝設施進行大規模擴產.

POET 為平台整合商, 採用外部供應的元件組裝其中介座上的光學引擎. 台積電的 COUPE 平台利用 SoIC 3D 堆疊技術, 將光子 IC 直接置於電子 IC 電路之上. Broadcom, Meta, Ayar Labs 已採用此技術. POET 與 COUPE 在光電物理層標準的路線競爭, 但 POET 在外部光源模組 (ELS) 的優勢, 使其未來仍有機會以 "關鍵元件供應商" 的身分進入台積電或其客戶 (如 Nvidia, Broadcom)的供應鏈中.

參考資料: https://damnang2.substack.com/p/the-war-of-light-has-begun